ایران - مشهد مقدس
اداره کل زمین شناسی و اکتشافات معدنی منطقه شمال شرق
معرفی نرم افزارGoogle Earth Engine به همراه مطالعه موردی
توسط: تورج مجیدی فیض آبادی
گوگل ارث انجین یا به اختصار (GEE) یک پلتفرم مبتنی بر رایانش ابری
(Cloud Computing)است که به طور اختصاصی برای تحلیل داده‌های مکانی در مقیاس سیاره‌ای طراحی شده است. این پلتفرم با فراهم کردن دسترسی به یک کاتالوگ عظیم و به روز از تصاویر ماهواره‌ای مانند Landsat،Sentinel ،Modis و مجموعه داده‌های اقلیمی، نیاز به دانلود و پردازش حجم عظیمی از داده‌ها بر روی سیستم‌های شخصی را از بین برده است. با استفاده از موتور پردازشی قدرتمند گوگل، کاربران می‌توانند الگوریتم‌های پیچیده خود را عمدتاً با استفاده از زبان‌های JavaScript یا Python مستقیماً روی سرورهای گوگل اجرا کرده و نتایج را در کسری از زمان دریافت کنند. این پلتفرم در حوزه‌های متنوعی نظیر پایش تغییرات کاربری اراضی، نظارت بر سلامت جنگل‌ها، مدیریت منابع آب و پیش‌بینی‌های اقلیمی کاربرد گسترده‌ای دارد.
شکل 1) نمای نرم افزار GEE
کاربردهای Google Earth Engine در زمین‌شناسی
در حوزه علوم زمین (Geosciences)، گوگل ارث انجین به ابزاری انقلابی تبدیل شده است که امکان پایش و تحلیل فرآیندهای زمین‌شناختی را در مقیاس‌های زمانی و مکانی وسیع فراهم می‌کند:
1. پایش تغییرات سطحی و زمین‌ریخت‌شناسی : محققان از GEE برای مطالعه نرخ فرسایش، تغییرات خطوط ساحلی، و جابه‌جایی رسوبات در بازه‌های زمانی طولانی مدت استفاده می‌کنند. با دسترسی به آرشیو چندین دهه‌ای تصاویر ماهواره‌ای، می‌توان الگوهای تغییر شکل زمین در اثر پدیده‌هایی مانند رانش زمین یا فعالیت‌های آتشفشانی را با دقت بالا تحلیل کرد.
2. زمین‌شناسی ساختاری و اکتشاف مواد معدنی: این پلتفرم امکان انجام پردازش‌های طیفی را فراهم می‌کند که برای شناسایی واحدهای سنگی و کانی‌سازی های سطحی بسیار حیاتی است. با استفاده از تصاویر چندطیفی ، زمین‌شناسان می‌توانند ناهنجاری‌های طیفی مرتبط با دگرسانی‌های هیدروترمال را در مناطق وسیع و صعب‌العبور شناسایی کنند که گام مهمی در اکتشافات معدنی پیش‌دستانه است.
3. مطالعه مخاطرات زمین‌شناختی: گوگل ارث انجین نقش مهمی در تحلیل ریسک و مدیریت مخاطرات طبیعی ایفا می‌کند. به عنوان مثال، در تحلیل‌های مربوط به فرونشست زمین، زمین‌لغزش‌ها، و سیلاب‌های دشت سیلابی، GEE به محققان اجازه می‌دهد تا با ادغام داده‌های توپوگرافی مانند DEM و داده‌های ماهواره‌ای، مدل‌های پیش‌بینی‌کننده دقیقی برای ارزیابی مناطق پرخطر ایجاد کنند.
به طور خلاصه، GEE با رفع محدودیت‌های سخت‌افزاری، به زمین‌شناسان این امکان را می‌دهد تا به جای درگیر شدن با چالش‌های فنی ذخیره‌سازی و پردازش داده‌های حجیم، بر روی تحلیل‌های تخصصی و تفسیرهای زمین‌شناختی تمرکز کنند.
پروژه کاربردی
یک نمونه از کاربرد GEE در اداره ژئومتیکس تهیه نقشه حساسیت به زمین لغزش در محدوده شهرستان بجنورد می‌باشد. در این پروژه از داده‌های مربوط به زمین لغزشهای تاریخی رخ داده در محدوده شهرستان استفاده گردید که تحت عنوان نقشه زمین لغزشهای ثبت شده یک شاخص اساسی در ارزیابی حساسیت به زمین لغزش محسوب می شود و به درک رابطه بین توزیع زمین لغزشهای تاریخی با عوامل ایجاد کننده زمین لغزش کمک می کند. موقعیت فضایی این زمین‌لغزش‌ها بر اساس برداشت‌های میدانی و نیز بانک اطلاعات پایگاه داده‌های علوم زمین تعیین و در مجموع 50 زمین لغزش در منطقه مورد مطالعه شناسایی شدند.
در این تحقیق علاوه بر زمین لغزشهای مشاهده شده، از یک تکنیک سنجش از دور، تحت عنوان محصول شناسایی آنی زمین لغزش (SLIP ) استفاده گردید. در این روش، چند کانال طیفی مرتبط از تصاویر دو زمان مختلف با هم تلفیق می‌شوند تا تغییرات حاصل از زمین لغزش تخمین زده شوند. بر این اساس شاخص‌های تصویر مثل تغییرات باند قرمز بین دو تصویر قبل و بعد از زمین لغزش مورد ارزیابی قرار می گیرد. در این تحقیق یک نسخه بهبود یافته SLIP بر اساس برهم نهی فازی تصاویر دو زمانه سنتینل 2 و مدل رقومی ارتفاع در نرم افزار ویرایشگر کد Google Earth Engine اجرا گردید. نقشه احتمالی حاصل با استفاده از روش شکست طبیعی به سه کلاس طبقه بندی گردید و کلاس سوم با بیشترین احتمال به عنوان نقشه نهایی استخراج شد. نواحی حاصل در تصویر Google Earth برای یافتن زمین لغزشهای قدیمی مورد بررسی قرار گرفتند و مواردی که تأیید شدند به نقشه زمین لغزشهای ثبت شده افزوده شدند.
شکل 2) کاربرد GEE در شناسایی زمین لغزشهای تاریخی
